第十二章细胞增殖.ppt

第十二章第十二章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)(cell proliferation)的意义的意义细细胞胞增增殖殖(cell(cell proliferation)proliferation)是是细细胞胞生生命命活活动动的的重要特征之一重要特征之一,是生物繁育的基础。是生物繁育的基础。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。多多细细胞胞生生物物由由一一个个单单细细胞胞(受受精精卵卵)分分裂裂发发育育而而来来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。成成体体生生物物仍仍然然需需要要细细胞胞增增殖殖，主主要要取取代代衰衰老老死死亡亡的的细细胞胞，维维持持个个体体细细胞胞数数量量的的相相对对平平衡衡和和机机体体的的正正常常功能。功能。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要 依赖细胞增殖。依赖细胞增殖。第一节 细胞周期与细胞分裂细胞周期细胞周期(cell cycle)(cell cycle)概述概述有丝分裂有丝分裂(mitosis)(mitosis)胞质分裂胞质分裂(Cytokinesis)减数分裂减数分裂(Meiosis)一、细胞周期细胞周期细胞周期(cell cycle)(cell cycle)概述概述概念：细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。细胞周期时相组成间期(interphase):G1 phase，S phase，G2 phaseM phase:有丝分裂期(Mitosis),胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着G1SG2MG1周期性运转，在间期细胞体积增大(生长)，在 M 期细胞 先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。根据增殖状况，细胞分类三类连续分裂细胞(cycling cell)休眠细胞(Go细胞)终末分化细胞 G0期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为是G0期细胞。细胞周期中各个不同时相及其细胞周期中各个不同时相及其主要事件主要事件nG1G1与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所 需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝集。nS S期期DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构 S期DNA合成不同步nG2G2期期DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子nM 期期M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)。遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。细胞周期长短测定细胞周期长短测定脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)缩时摄像技术，可以得到准确的细胞周期时间及分裂间 期和分裂期的准确时间。细胞周期同步化细胞周期同步化自然同步化，如有一种粘菌的变形体plasmodia，某些受精卵早期卵裂 人工选择同步化 药物诱导法 条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应 用：将与细胞周期调控有关的条件依赖性突变株转移到限定条件下培养，所有细胞便被同步化在细胞周期中某一特定时期。人工选择同步化有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞。优点是细 胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。缺点是 分离的细胞数量少。密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行分离。优点是方法 简单省时，效率高，成本低。缺点是对大多数种类的细胞并不适用。药物诱导法 DNA合成阻断法 G1/S-TdR双阻断法：最终将 细胞群阻断于G1/S交界处。优点是同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。缺点是诱 导过程可造成细胞非均衡生长 分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞 分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。优点 是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对 较大二、有丝分裂二、有丝分裂(mitosis)(mitosis)前期前期(prophase)(prophase)前中期前中期(prometaphase)(prometaphase)中期中期(metaphase)(metaphase)后期后期(anaphase)末期末期(telophase)(telophase)前期前期(prophase)(prophase)标志前期开始的第一个特征是染色质开始浓缩(condensation)形成有丝分裂染色体(mitotic chromosome）第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体(mitotic spindle)开始装配Golgi体、ER等细胞器解体，形成小的膜泡这种染色体由两条染色单体(chromatid)构成 在前期末，染色体主缢痕部位形成一种蛋白复合物称为动粒(kinetochore)间期动物细胞含一个MTOC，即中心体，在 S期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制出一个中心粒，形成两个中心体。当前期开始时，2个中心体移向细胞两极，并同时组织微管生 长，由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正 极末端相连，最后形成有丝分裂纺锤体。前中期前中期(prometaphase)(prometaphase)核膜破裂成小的膜泡，这一过程是由核纤层蛋白中 特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色体 每个已复制的染色体有两个动粒，朝相反方向，保 证与两极的微管结合；纺锤体微管捕捉住染色体后，形成三种类型的微管 不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由前中期 逐渐向中期运转。中期中期(metaphase)(metaphase)所有染色体排列到赤道板(Metaphase Plate)上，标志着细胞分裂已进入中期 是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？着丝粒微管动态平衡形成的张力 后期后期(anaphase)排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离 产生向极运动后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段，即后期A和后期B 后期A，动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动 后期B，极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉 长，介导染色体向极运动末期末期(telophase)(telophase)染色单体到达两极，即进入了末期（telophase）,到达两极的染色单体开始去浓缩核膜开始重新组装 Golgi体和ER重新形成并生长核仁也开始重新组装，RNA合成功能逐渐恢复,有丝分裂结束 动物细胞胞质分裂动物细胞胞质分裂胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期，在 赤道板周围细胞表面下陷，形成环形缢缩，称为 分裂沟(furrow)。分裂沟的位置与纺锤体极性微管和 钙离子浓度升高的变化有关胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋白在中体 处组装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为 收缩环（contractile ring)。收缩环收缩、收缩环 处细胞膜融合并形成两个子细胞植物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞 质分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和细 胞壁而将细胞分开三、减数分裂三、减数分裂(Meiosis)概念：减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随 后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂意义：确保世代间遗传的稳定性；增加变异机会，确保生物的多 样性，增强生物适应环境变 化的能力。减数分裂是生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多 样性的重要基础保证。特点：遗传物质只复制一次，细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半S期持续时间较长同源染色体在减数分裂期I(MeiosisI)配对联会、基因重组减数分裂同源染色体配对排列在中期板上,第 一次分列时,同源染色体分开 有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较长的间期，称前减数分裂或减数分裂前间期。长的间期，称前减数分裂或减数分裂前间期。长的间期，称前减数分裂或减数分裂前间期。长的间期，称前减数分裂或减数分裂前间期。S期持续时间较长期持续时间较长 只复制只复制DNA总量的总量的99.7%-99.9%一、一、一、一、间期间期间期间期n过程过程二、分裂期二、分裂期（一）减数分裂（一）减数分裂I I1 1、前期、前期I I 细线期：细线期：染色质凝集，单线状，染色粒，染色体端粒与染色质凝集，单线状，染色粒，染色体端粒与核膜相连。核膜相连。偶线期：偶线期：同源染色体配对，形成二价体，此过程同源染色体联会，同源染色体配对，形成二价体，此过程同源染色体联会，形成联会复合体，合成形成联会复合体，合成zygDNAzygDNA偶线期：联会复合体 粗线期：粗线期：等位基因之间等位基因之间DNADNA的重组和交换，形成重组结，的重组和交换，形成重组结，P-P-DNADNA的产生。的产生。双线期：交叉 双线期：四分体清晰可见，形成交叉。双线期：四分体清晰可见，形成交叉。终变期：交叉端化。终变期：交叉端化。2 2、中期、中期I 3I 3、后期、后期I 4I 4、末期、末期I I5 5、减数分裂间期、减数分裂间期 在减数分裂在减数分裂I I和和IIII之间的间期很短，不进行之间的间期很短，不进行DNADNA的合成的合成（二）减数分裂（二）减数分裂IIIIn 前期 IIII、中期、中期II II、后期、后期II II、末期、末期II II 三、联会复合体三、联会复合体（SC)SC)减数分裂偶线期两条同源染色体之间形成的一减数分裂偶线期两条同源染色体之间形成的一种结构，它与染色体的配对，交换和分离密切相种结构，它与染色体的配对，交换和分离密切相关。关。SC SC SC SC是同源染色体间形成的梯子样的结构（是同源染色体间形成的梯子样的结构（是同源染色体间形成的梯子样的结构（是同源染色体间形成的梯子样的结构（13-13-13-13-14141414），），），），SC SC SC SC形成合线期，成熟于粗线期，并存在数天，形成合线期，成熟于粗线期，并存在数天，形成合线期，成熟于粗线期，并存在数天，形成合线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期，联会复合体的形成与偶线期消失于双线期，联会复合体的形成与偶线期消失于双线期，联会复合体的形成与偶线期消失于双线期，联会复合体的形成与偶线期DNA(Zyg-DNA)DNA(Zyg-DNA)DNA(Zyg-DNA)DNA(Zyg-DNA)有关，在细线期或合线期加入有关，在细线期或合线期加入有关，在细线期或合线期加入有关，在细线期或合线期加入DNADNADNADNA合成合成合成合成抑制剂，则抑制抑制剂，则抑制抑制剂，则抑制抑制剂，则抑制SCSCSCSC的形成。的形成。的形成。的形成。1.1.定义：定义：2.2.2.2.特点：特点：特点：特点：图图图图13-14 13-14 一种昆虫的联会复合体一种昆虫的联会复合体一种昆虫的联会复合体一种昆虫的联会复合体Visible evidence of crossing over一、研究背景一、研究背景 RaoRao和和Johnson(1970Johnson(1970、19721972、1974)1974)将将HelaHela细胞细胞同步于不同阶段，然后与同步于不同阶段，然后与M M期细胞混合期细胞混合 ，产生了形，产生了形态各异的早熟凝集染色体态各异的早熟凝集染色体(PCC)(PCC)。G1 G1 G1 G1期期期期PCCPCCPCCPCC为单线状为单线状为单线状为单线状 S S S S期期期期PCCPCCPCCPCC为粉末状，为粉末状，为粉末状，为粉末状，G2 G2 G2 G2期期期期PCCPCCPCCPCC为双为双为双为双线染色体线染色体线染色体线染色体 。不仅同类不仅同类不仅同类不仅同类M M M M期细胞可以诱导期细胞可以诱导期细胞可以诱导期细胞可以诱导PCCPCCPCCPCC，不同类的，不同类的，不同类的，不同类的M M M M期细胞也期细胞也期细胞也期细胞也可以诱导可以诱导可以诱导可以诱导PCCPCCPCCPCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合产生，如人和蟾蜍的细胞融合产生，如人和蟾蜍的细胞融合产生，如人和蟾蜍的细胞融合 第二节 细胞周期的调控(Cell-Cycle Control)图图图图13-15 13-15 13-15 13-15 不同形态的不同形态的不同形态的不同形态的PCCPCCPCCPCC图图图图13-19 MPF=CDC2+Cyclin B13-19 MPF=CDC2+Cyclin B 19881988年年M.J.Lohka M.J.Lohka 纯化了爪蟾的纯化了爪蟾的MPFMPF，经鉴定由，经鉴定由 CDC2CDC2和和CyclinBCyclinB两种蛋白组成，二者结合可使多种蛋白两种蛋白组成，二者结合可使多种蛋白质磷酸化（图质磷酸化（图13-1913-19）。）。MPFMPF的结构组成的结构组成n是由两个不同的亚基组成的异质二聚体是由两个不同的亚基组成的异质二聚体:n催化亚基催化亚基n是丝氨酸是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶苏氨酸型蛋白激酶n其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依赖性蛋白激其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依赖性蛋白激酶酶(cyclin-dependent protein kinases,Cdks);(cyclin-dependent protein kinases,Cdks);n调节亚基：周期蛋白调节亚基：周期蛋白(cyclin)(cyclin)。二、二、CDKCDK CDC2 CDC2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，称为与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，称为细胞周期蛋白依赖性激酶细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase(cyclin-dependent kinase，CDK)CDK)。2.2.作用：作用：作用：作用：目前发现的目前发现的目前发现的目前发现的CDKCDKCDKCDK为为为为CDK1CDK1CDK1CDK1、CDK2CDK2CDK2CDK2、CDK3CDK3CDK3CDK3、CDK4CDK4CDK4CDK4、CDK5CDK5CDK5CDK5、CDK6 CDK7 CDK8 CDK6 CDK7 CDK8 CDK6 CDK7 CDK8 CDK6 CDK7 CDK8。1.1.定义：定义：激活的激活的激活的激活的CDK1CDK1CDK1CDK1可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失，将失，将失，将失，将H1H1H1H1磷酸化导致染色体的凝缩等磷酸化导致染色体的凝缩等磷酸化导致染色体的凝缩等磷酸化导致染色体的凝缩等,因此，因此，因此，因此，CDKCDKCDKCDK激酶激酶激酶激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎。和其调节因子又被称作细胞周期引擎。和其调节因子又被称作细胞周期引擎。和其调节因子又被称作细胞周期引擎。3.3.种类种类三、三、CKICKI 细胞中还具有细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子细胞中还具有细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKICKI）对细胞周期起负调控作用。）对细胞周期起负调控作用。Ink4Ink4Ink4Ink4，如，如，如，如P16ink4aP16ink4aP16ink4aP16ink4a、P15ink4bP15ink4bP15ink4bP15ink4b、P18ink4cP18ink4cP18ink4cP18ink4c、P19ink4dP19ink4dP19ink4dP19ink4d，特异性抑制，特异性抑制，特异性抑制，特异性抑制cdk4cyclinD1cdk4cyclinD1cdk4cyclinD1cdk4cyclinD1、cdk6cyclin D1cdk6cyclin D1cdk6cyclin D1cdk6cyclin D1复合物。复合物。复合物。复合物。KipKipKipKip：包括：包括：包括：包括P21cip1(cyclin inhibition protein P21cip1(cyclin inhibition protein P21cip1(cyclin inhibition protein P21cip1(cyclin inhibition protein 1)1)1)1)、P27kip1P27kip1P27kip1P27kip1、P57kip2P57kip2P57kip2P57kip2等，能抑制大多数等，能抑制大多数等，能抑制大多数等，能抑制大多数CDKCDKCDKCDK的激酶的激酶的激酶的激酶活性，活性，活性，活性，P21cip1P21cip1P21cip1P21cip1还能与还能与还能与还能与DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶的辅助因子的辅助因子的辅助因子的辅助因子PCNAPCNAPCNAPCNA（proliferating cell nuclear antigenproliferating cell nuclear antigenproliferating cell nuclear antigenproliferating cell nuclear antigen）结合，）结合，）结合，）结合，直接抑制直接抑制直接抑制直接抑制DNADNADNADNA的合成（图的合成（图的合成（图的合成（图13-2113-2113-2113-21）。）。）。）。1.1.定义：定义：2.2.2.2.两大家族：两大家族：两大家族：两大家族：图图图图13-21 P21cip113-21 P21cip1抑制抑制抑制抑制CDKCDK和和和和PCNAPCNA四、四、CyclinCyclin（周期蛋白）（周期蛋白）是一种蛋白分子，与周期蛋白依赖性激酶特异结合。是一种蛋白分子，与周期蛋白依赖性激酶特异结合。不仅仅起激活不仅仅起激活CDKCDK的作用，还决定了的作用，还决定了CDKCDK何时、何何时、何处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进 1.1.定义：定义：2.2.作用：作用：3.3.种类种类G1G1周期蛋白：周期蛋白：CyclinC CyclinC、CyclinDCyclinD、CyclinE CyclinE 和和 Cln 1 Cln 1、Cln 2 Cln 2、Cln 3 Cln 3M M期周期蛋白：期周期蛋白：Cyclin ACyclin A和和Cyclin BCyclin B 当当MPFMPF活性达到最高时，激活后期促进因子活性达到最高时，激活后期促进因子APCAPC，将泛，将泛素连接在素连接在cyclinBcyclinB上，导致上，导致cyclinBcyclinB被蛋白酶体降解，完被蛋白酶体降解，完成一个细胞周期（图成一个细胞周期（图13-2413-24）cyclinA cyclinA cyclinA cyclinA、cyclinBcyclinBcyclinBcyclinB与与与与CDK1CDK1CDK1CDK1结合，结合，结合，结合，CDK1CDK1CDK1CDK1使底物蛋白磷使底物蛋白磷使底物蛋白磷使底物蛋白磷酸化、如将组蛋白酸化、如将组蛋白酸化、如将组蛋白酸化、如将组蛋白H1H1H1H1磷酸化导致染色体凝缩，核纤层磷酸化导致染色体凝缩，核纤层磷酸化导致染色体凝缩，核纤层磷酸化导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件。蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件。蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件。蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件。cyclinE cyclinE cyclinE cyclinE与与与与CDK2CDK2CDK2CDK2结合，促进细胞通过结合，促进细胞通过结合，促进细胞通过结合，促进细胞通过G1/S G1/S G1/S G1/S 限制点限制点限制点限制点而进入而进入而进入而进入S S S S期。期。期。期。R R R R点点点点 ，STARTSTARTSTARTSTART点点点点五、检验点：五、检验点：五、检验点：五、检验点：1.G1-S1.G1-S1.G1-S1.G1-S期：期：期：期：2.G2-M2.G2-M2.G2-M2.G2-M期：期：期：期：3.3.中期中期-后期：后期：13-24 细胞周期调控点细胞周期调控点五、五、M M期期CDK1CDK1的激活的激活 1.M1.M期期CDKCDK的激活起始于分裂期的激活起始于分裂期cyclincyclin的积累的积累 ，随着，随着M-M-cyclincyclin的积累，结合周期蛋白的的积累，结合周期蛋白的M-CDKM-CDK（CDK1CDK1）增加，）增加，但是没有活性，这是因为但是没有活性，这是因为Wee1Wee1激酶将激酶将CDK1CDK1的的Thr14Thr14和和Tyr15Tyr15磷酸化的缘故。磷酸化的缘故。2.2.2.2.在在在在M M M M期，一方面期，一方面期，一方面期，一方面Wee1Wee1Wee1Wee1的活性下降，另一方面的活性下降，另一方面的活性下降，另一方面的活性下降，另一方面CDC25CDC25CDC25CDC25使使使使CDKCDKCDKCDK去磷酸化，去除了去磷酸化，去除了去磷酸化，去除了去磷酸化，去除了CDKCDKCDKCDK活化的障碍。活化的障碍。活化的障碍。活化的障碍。CDC25CDC25CDC25CDC25可被两种可被两种可被两种可被两种激酶激活，一是激酶激活，一是激酶激活，一是激酶激活，一是polopolopolopolo激酶，另一个是激酶，另一个是激酶，另一个是激酶，另一个是M-CDKM-CDKM-CDKM-CDK本身。激活本身。激活本身。激活本身。激活的的的的M-CDKM-CDKM-CDKM-CDK还可以抑制它的抑制因子还可以抑制它的抑制因子还可以抑制它的抑制因子还可以抑制它的抑制因子Wee1Wee1Wee1Wee1的活性，形成一的活性，形成一的活性，形成一的活性，形成一个反馈环，只要有少量的个反馈环，只要有少量的个反馈环，只要有少量的个反馈环，只要有少量的CDKCDKCDKCDK被被被被CDC25CDC25CDC25CDC25或或或或polopolopolopolo激活，立即激活，立即激活，立即激活，立即就会有大量的就会有大量的就会有大量的就会有大量的CDKCDKCDKCDK被活化。被活化。被活化。被活化。3.CDK3.CDK3.CDK3.CDK的激活还需要的激活还需要的激活还需要的激活还需要Thr161Thr161Thr161Thr161的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在CDKCDKCDKCDK激酶激酶激酶激酶(CDK activating kinase CAK)(CDK activating kinase CAK)(CDK activating kinase CAK)(CDK activating kinase CAK)的作用下完成的（图的作用下完成的（图的作用下完成的（图的作用下完成的（图13-2713-2713-2713-27）图图图图13-27 CDK113-27 CDK113-27 CDK113-27 CDK1的激活需要的激活需要的激活需要的激活需要Thr14Thr14Thr14Thr14和和和和Tyr15Tyr15Tyr15Tyr15去磷酸化和去磷酸化和去磷酸化和去磷酸化和Tyr161Tyr161Tyr161Tyr161的磷酸化的磷酸化的磷酸化的磷酸化 CDK1CDK1 CAK 和和 Weel/Mik1CDK1周期蛋白周期蛋白 B/A Cdc25 APC 周期蛋白周期蛋白 B/A周期蛋白周期蛋白 B/AThrl14 Tyrl15 pThrl161ppThrl14 Tyrl15周期蛋白周期蛋白 B/ACDK1Thrl14 Tyrl15Thrl161CDK1CDK1激酶活性综合调控示意图激酶活性综合调控示意图p无激酶活性无激酶活性无激酶活性无激酶活性有激酶活性有激酶活性六、分裂中期向后期的转化APC介导选择性降解的靶蛋白与Ubiquitin结合(通过泛素依赖性途径降解)APC主要介导两类蛋白降解:Anaphase Inhibitors和Mitotic Cyclin.前者维持姐妹染色单体粘连,抑制后期启动；后者的降解意味着有丝分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。Cdc20 和Mad2蛋白位于动粒上，在染色体结合有丝分裂纺锤体前将不能从动粒上释放，由于Mad2与Cdc20结合而抑制APC的活性。所以只有所有染色体都与纺锤体结合后，APC才有活性，才启动细胞向后期转换。泛素由泛素由泛素由泛素由76767676个氨基酸组成，高度保守，普遍存在个氨基酸组成，高度保守，普遍存在个氨基酸组成，高度保守，普遍存在个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞，故名泛素。于真核细胞，故名泛素。于真核细胞，故名泛素。于真核细胞，故名泛素。共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。26S 26S 26S 26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。的蛋白质分解成短肽。的蛋白质分解成短肽。的蛋白质分解成短肽。泛素：泛素：泛素：泛素：1.1.在蛋白质的泛素化过程中（图在蛋白质的泛素化过程中（图13-2513-25），），E1E1（泛素激（泛素激活酶）水解活酶）水解ATPATP获取能量，通过其活性位置的半胱氨酸获取能量，通过其活性位置的半胱氨酸残基与泛素的羧基末端形成高能硫酯键而激活泛素。残基与泛素的羧基末端形成高能硫酯键而激活泛素。泛素降解途径：泛素降解途径：2.E1 2.E1将泛素交给将泛素交给E2E2（泛素结合酶）（泛素结合酶）3.3.在在E3E3（泛素连接酶）的作用下将泛素转移到靶蛋白（泛素连接酶）的作用下将泛素转移到靶蛋白上。参与细胞周期调控的泛素连接酶至少有两类，其上。参与细胞周期调控的泛素连接酶至少有两类，其中中SCFSCF（三个蛋白构成的复合体）负责将泛素连接到（三个蛋白构成的复合体）负责将泛素连接到G1/SG1/S期周期蛋白和某些期周期蛋白和某些CKICKI上，上，APCAPC负责将泛素连接到负责将泛素连接到M M期周期蛋白上。期周期蛋白上。4.cyclin4.cyclin随之被随之被26S26S蛋白酶体水解成短肽。蛋白酶体水解成短肽。+E1E1SHSHUbUb+ATPATPAMPAMPS SO OE1E1C CUbUbE2E2E1E1SHSHE3E3+靶蛋白靶蛋白 Lys-NHLys-NH2 2+-S-S-E2E2C CUbUbO OE3E3靶蛋白靶蛋白 E2E2Lys-S-Lys-S-C-C-O OUbUbE2E2UbUbUbUbUbUbLys-S-Lys-S-C-C-O OUbUbUbUbUbUbUbUb靶蛋白靶蛋白 E3E326S26SE3E326S26S+UbUbUbUbUbUbUbUb26S26S蛋白酶体蛋白酶体泛素分子泛素分子降解的靶蛋白降解的靶蛋白图图图图13-25 13-25 13-25 13-25 细胞周期蛋白的降解盒与降解途径细胞周期蛋白的降解盒与降解途径细胞周期蛋白的降解盒与降解途径细胞周期蛋白的降解盒与降解途径 七、G1/S期转换八、细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控)细胞至少可通过两种不同机制阻遏细胞周期的运转：Cdk抑制蛋白(CDI)阻止Cyclin-Cdk复合物的装配或活 性；周期调控系统组分停止合成。CDI包 括 CIP/KIP家 族 和 INK4家 族，其 作 用 是 抑 制Cyclin-Cdk复合物的装配或活性，而将细胞阻止在不同的 检 验 点。如 DNA受 损 后，细 胞 将 停 留 于 G1 Checkpoint 让DNA修复或者凋亡 周期调控系统组分停止合成，如G0细胞，大部分Cyclin和Cdk都消失，这在多细胞生物尤其明显。九、DNA的复制起始ORC:origin recognition complex;Cdc6:regulatory protein,it is present at low levels during most of the cell cycle but increases transiently in early G1,where it is required for the binding of a complex composed of a group of closely related proteins,the Mcm proteins.十、生长因子对细胞增殖的影响十、生长因子对细胞增殖的影响 1.1.生长因子：多数有促进细胞增殖的功能，故又称有丝分生长因子：多数有促进细胞增殖的功能，故又称有丝分裂原（裂原（mitogenmitogen），如表皮生长因子（），如表皮生长因子（EGFEGF），神经生长因），神经生长因子（子（NGFNGF），少数具有抑制作用如抑素、肿瘤坏死因子），少数具有抑制作用如抑素、肿瘤坏死因子（TNFTNF），个别如转化生长因子），个别如转化生长因子(TGF-)(TGF-)具有双重调节具有双重调节作用，能促进一类细胞的增值，而抑制另一类细胞。作用，能促进一类细胞的增值，而抑制另一类细胞。2.2.2.2.生长因子的信号通路主要有：生长因子的信号通路主要有：生长因子的信号通路主要有：生长因子的信号通路主要有：rasrasrasras途径，途径，途径，途径，cAMPcAMPcAMPcAMP途径和磷途径和磷途径和磷途径和磷脂酰肌醇途径。如通过脂酰肌醇途径。如通过脂酰肌醇途径。如通过脂酰肌醇途径。如通过rasrasrasras途径，激活途径，激活途径，激活途径，激活MAPKMAPKMAPKMAPK，MAPKMAPKMAPKMAPK进入细进入细进入细进入细胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。如通过一种未胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。如通过一种未胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。如通过一种未胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。如通过一种未知的途径激活知的途径激活知的途径激活知的途径激活c-mycc-mycc-mycc-myc，mycmycmycmyc作为转录因子促进作为转录因子促进作为转录因子促进作为转录因子促进cyclin Dcyclin Dcyclin Dcyclin D、SCFSCFSCFSCF、E2FE2FE2FE2F等等等等G1-SG1-SG1-SG1-S有关的许多基因表达，细胞进入有关的许多基因表达，细胞进入有关的许多基因表达，细胞进入有关的许多基因表达，细胞进入G1G1G1G1期期期期（图（图（图（图13-2913-2913-2913-29）。）。）。）。图图图图13-29 13-29 生长因子的作用机理生长因子的作用机理生长因子的作用机理生长因子的作用机理vThe summary of cell-cycle control systemSummaryAn ordered sequence of cyclin-Cdk activities triggers most of the events of the cell cycle.During G1 phase,Cdk activity is reduced to a minimum by Cdk inhibitors(CKIs),cyclin proteolysis,and decreased cyclin gene transcription.When environmental conditions are favorable,G1-and G1/S-Cdks increase in concentration,overcoming these inhibitory barriers in late G1 and triggering the activation of S-Cdk.The S-Cdk phosphorylates proteins at DNA replication origins,initiating DNA synthesis through a mechanism that ensures that the DNA is duplicated only once per cell cycle.Once S-phase is completed,the activation of M-Cdk leads to the events of early mitosis,whereby the cell assembles a mitotic spindle and prepares for segregation of the duplicated chromosomes-which consist of sister chromatids glued together.Ananphase is triggered by the destruction of the proteins that hold the sisters together.The M-Cdk is then inactivated by cyclin proteolysis,which leads to cytokinesis and the end of M phase.Progression through the cell cycle is regulated precisely by various inhibitory mechanisms that arrest the cell cycle at specific checkpoints when events are not completed successfully,when DNA damage occurs,or when extracellular conditions are unfavorable.n思考题：1 比较有丝分裂和减数分裂的过程和特点。2 试述细胞周期各个时期转运的分子机制。